现代物理学肇始于一次意义深远的理论统一：1687年，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）证明，当时人们为描述上至天体运动下至潮水、摆钟等各类现象而建立的纷乱芜杂的理论，实际上只是万有引力定律的不同应用。自那时起，理论统一在物理学中一直处于中心地位。到了19世纪中叶，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）发现电和磁可以用统一的电磁理论来描述。又过了一百年，电磁力与掌管放射性的弱核力（weak nuclear force）又被统一在了一起，物理学家把这一理论称为弱电理论（electroweak theory）。
这种对统一的追求，受到了实用方面、哲学方面和美学方面各种因素的驱动。每次成功的理论融合，都让我们对宇宙的理解变得更加明晰，引导我们发现意料之外的现象。如今实验粒子物理学的大多数工作，都是在加速器中，比如日内瓦附近欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）中，找寻由弱电统一理论预言的各种新奇现象。除了预言新的物理效应，统一的理论还会为宇宙如何运转这一问题，提供更为优美雅致的答案。很多物理学家在直觉上都存在这样的共识：在最基本的层次上，所有物理现象应该都对应于某些美妙的数学结构。
今天最成功的基本力理论，能描述电磁力、弱核力和强核力（strong nuclear force），但不包括引力。它的大部分内容都成形于20世纪70年代，现在已经作为粒子物理学的标准模型而为人们所熟知。就数学而言，该理论将上述三种基本力和所有粒子都看作李群（Lie group）及纤维丛（fiber bundle）等精巧几何结构的动力学结果。但实际上，它好似一件百衲衣，每种力都由一个独立的几何构型来描述。多年来，物理学家提出了各种大统一理论（Grand Unified Theory，简称GUT），希望用单一的几何构型来描述这三种基本力，但至今没有人能确定这些理论孰是孰非，抑或全都错了。
除此之外，当代物理学还面临一个更深层次的统一挑战。在一个完全统一的理论中，引力和物质与上述三种基本力也应该能协调一致，在单一的数学结构中各归其位——这种能够解释所有一切的理论，被称为万物理论（Theory of Everything）。自上世纪80年代，弦论作为万物理论的一种尝试，成为理论粒子物理学的首要研究对象，它利用在许多时空维度中振动的精巧的弦（string）和膜（brane）等结构来描述引力和标准模型。
不过弦论并非唯一的选择。另一种名为圈量子引力（Loop Quantum Gravity）的统一理论使用了更为简单的框架，在路数上更接近标准模型。正是在圈量子引力观点的指引之下，本文作者利西于2007年提出一个新的统一理论。基本思想是对粒子物理中的大统一理论进行延拓，用一个自洽的几何框架将引力也包括进来。在这个名为E8的统一场论中，所有的基本力和物质都可以用单一几何构型的扭转来描述。
这种对统一的追求，受到了实用方面、哲学方面和美学方面各种因素的驱动。每次成功的理论融合，都让我们对宇宙的理解变得更加明晰，引导我们发现意料之外的现象。如今实验粒子物理学的大多数工作，都是在加速器中，比如日内瓦附近欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）中，找寻由弱电统一理论预言的各种新奇现象。除了预言新的物理效应，统一的理论还会为宇宙如何运转这一问题，提供更为优美雅致的答案。很多物理学家在直觉上都存在这样的共识：在最基本的层次上，所有物理现象应该都对应于某些美妙的数学结构。
今天最成功的基本力理论，能描述电磁力、弱核力和强核力（strong nuclear force），但不包括引力。它的大部分内容都成形于20世纪70年代，现在已经作为粒子物理学的标准模型而为人们所熟知。就数学而言，该理论将上述三种基本力和所有粒子都看作李群（Lie group）及纤维丛（fiber bundle）等精巧几何结构的动力学结果。但实际上，它好似一件百衲衣，每种力都由一个独立的几何构型来描述。多年来，物理学家提出了各种大统一理论（Grand Unified Theory，简称GUT），希望用单一的几何构型来描述这三种基本力，但至今没有人能确定这些理论孰是孰非，抑或全都错了。
除此之外，当代物理学还面临一个更深层次的统一挑战。在一个完全统一的理论中，引力和物质与上述三种基本力也应该能协调一致，在单一的数学结构中各归其位——这种能够解释所有一切的理论，被称为万物理论（Theory of Everything）。自上世纪80年代，弦论作为万物理论的一种尝试，成为理论粒子物理学的首要研究对象，它利用在许多时空维度中振动的精巧的弦（string）和膜（brane）等结构来描述引力和标准模型。
不过弦论并非唯一的选择。另一种名为圈量子引力（Loop Quantum Gravity）的统一理论使用了更为简单的框架，在路数上更接近标准模型。正是在圈量子引力观点的指引之下，本文作者利西于2007年提出一个新的统一理论。基本思想是对粒子物理中的大统一理论进行延拓，用一个自洽的几何框架将引力也包括进来。在这个名为E8的统一场论中，所有的基本力和物质都可以用单一几何构型的扭转来描述。
